CN110539312A - 一种畜禽类肉品高效精准分割机器人 - Google Patents

Abstract

本发明属于机器人技术领域，尤其为一种畜禽类肉品高效精准分割机器人，包括机械臂、连接头、第一活动板、第一伺服电机、连接架、轴向移载机构、夹紧组件、6轴机器人、切刀、CDD相机、图像处理模块和主控***，其中，所述连接头连接于机械臂的端部。本发明能够快速实现轴向移载机构、夹紧组件及的切刀的定位驱动，执行力高，有效提高切割效率，能够实现夹紧组件的横向位置调整以及轴向夹持方位调整，对畜禽类肉品臂架进行稳定夹持，同时适用不同尺寸大小的肉品夹持，适用范围广，实用性强，同时能够自动进行畜禽类肉品的图像采集以及对采集的图像进行处理并标定尺寸和肌理线条，取代传统人工分拣畜禽类肉品及切割作业，实现高效精准切割。

Description

一种畜禽类肉品高效精准分割机器人

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体为一种畜禽类肉品高效精准分割机器人。

背景技术

工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，它能自动执行工作，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。它可以接受人类指挥，也可以按照预先编排的程序运行，现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。工业机器人由主体、驱动***和控制***三个基本部分组成。主体即机座和执行机构，包括臂部、腕部和手部，有的机器人还有行走机构。大多数工业机器人有3～6个运动自由度，其中腕部通常有1～3个运动自由度；驱动***包括动力装置和传动机构，用以使执行机构产生相应的动作；控制***是按照输入的程序对驱动***和执行机构发出指令信号，并进行控制。

目前，工业机器人的应用范围已越来越广，传统的畜禽类肉品分割是采用人工切割的方式进行分割，效率及得肉率较低，投入的人工人本较高，不能满足高效精准畜禽类肉品分割需求，工业机器人也被应用于畜禽类肉品分割领域，但现有的畜禽类肉品分割机器人分割效率较低，得肉率不高，不能实现高效精准分割。

发明内容

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种畜禽类肉品高效精准分割机器人，解决了现有的畜禽类肉品分割机器人分割效率较低，得肉率不高，不能实现高效精准分割的问题。

（二）技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种畜禽类肉品高效精准分割机器人，包括机械臂、连接头、第一活动板、第一伺服电机、连接架、轴向移载机构、夹紧组件、6轴机器人、切刀、CDD相机、图像处理模块和主控***，其中，所述连接头连接于机械臂的端部，所述第一活动板通过第一活动轴活动安装于连接头上，所述第一伺服电机固定安装于连接头的侧壁上，所述第一伺服电机的输出端通过联轴器与第一活动轴连接，所述第一活动板远离连接头的一端与连接架的侧壁中部固定连接，所述轴向移载机构设置有两个，两个轴向移载机构左右中心对称设置于连接架远离第一活动板的侧壁两端，所述轴向移载机构包括横架、第一气缸、滑座、固定块、顶板、第二伺服电机和转盘，所述横架安装于连接架远离第一活动板的侧壁上，所述第一气缸安装于连接架对应第一活动板的一侧，所述第一气缸的活塞杆端部贯穿连接架并延伸至横架内部，所述滑座与横架滑动配合，所述固定块固定安装于滑座的侧壁上，所述固定块与第一气缸的活塞杆端部固定连接，所述顶板设置于滑座的顶部，所述第二伺服电机固定安装于顶板对应连接架的外侧壁上，所述转盘设置于顶板对应连接架的内侧壁上，所述第二伺服电机的输出端通过联轴器与转盘的中部连接，所述夹紧组件包括第二气缸、活塞杆导架、连接板、固定座、第二活动板、第三伺服电机和气爪，所述第二气缸通过活塞杆导架固定安装于转盘远离顶板的侧壁上，所述第二气缸的活塞杆端部与连接板固定连接，所述固定座安装于连接板远离第二气缸的侧壁上，所述第二活动板通过第二活动轴活动安装于固定座上，所述第三伺服电机固定安装于固定座的顶部，所述第三伺服电机的输出端通过联轴器与第二活动轴连接，所述气爪安装于第二活动板远离固定座的一端，所述6轴机器人设置于夹紧组件的一侧，所述切刀紧固于6轴机器人的臂端上，所述CDD相机至少设置有两个，两个CDD相机用于对由夹紧组件构成的夹紧分割工位进行图像采集，所述CDD相机通过图像处理模块与主控***电性连接，所述图像处理模块用于对经CDD相机采集的图像进行处理并标定尺寸和肌理线条，经图像处理模块处理的图片信息输送给主控***，所述主控***对采集的尺寸信息和肌理线条信息作出相应的肌理标记分割指令，后通过控制6轴机器人驱动切刀按标记位置进行切割，所述机械臂、第一伺服电机、第一气缸、第二伺服电机、第二气缸、第三伺服电机、气爪和6轴机器人分别与主控***电性连接。

在进一步的实施例中，所述机械臂为6轴机械臂，采用6轴机械臂能够抓取空间中任意位置和方位的物体，便于对空间内任何方位的畜禽类肉品进行夹持。

在进一步的实施例中，所述横架水平安装于连接架上，所述横架与连接架垂直设置，使结构更为合理，能够实现滑座的水平方向直线运动，达到调节夹紧组件横向位置的目的。

在进一步的实施例中，所述横架的顶部和底部均设有滑轨，所述滑座上设有与滑轨相适配的滑条，能够实现滑座的水平方向直线运动，使滑座运动更为稳定、可靠。

在进一步的实施例中，所述气爪的爪部上设有用于夹持畜禽类肉品臂架的凹陷槽，通过的凹陷槽的设置，能够对畜禽类肉品臂架进行有效夹紧，使夹紧更为牢固。

在进一步的实施例中，两个轴向移载机构以及经相应的轴向移载机构驱动移载的夹紧组件均为同步驱动机构，能够实现夹紧组件的移载和对畜禽类肉品的同步夹持。

在进一步的实施例中，所述图像处理模块是由图像分辨率、色差调整模块、图像二值化处理模块、图像轮廓特征提取模块、图像尺寸标定模块和图像肌理线条处理模块组成，所述图像分辨率、色差调整模块用于接收CDD相机采集的图像信息并进行图像分辨率、色差调整处理，所述图像二值化处理模块用于接收经分辨率、色差调整处理后的图像并采用阀值法将畜禽类肉品图像与背景图像分割开，提取畜禽类肉品的图像，所述图像轮廓特征提取模块用于接收畜禽类肉品的图像信息并对该图像进行图像轮廓定位并提取处理，所述图像尺寸标定模块用于对经图像轮廓特征提取模块轮廓定位并提取处理后的图像进行图像尺寸标定，所述图像肌理线条处理模块用于对经图像尺寸标定模块尺寸标定后的图像进行肌理线条处理，处理后的图像信息传输给主控***，通过图像分辨率、色差调整模块、图像二值化处理模块、图像轮廓特征提取模块、图像尺寸标定模块和图像肌理线条处理模块构成图像处理模块，能够更为高效的对畜禽类肉品进行分割，分割效果更佳。

在进一步的实施例中，所述高效精准分割机器人还包括用于对夹紧分割工位进行补光照明的照明灯，照明灯的设置便于CDD相机捕捉到更为清晰的图像信息，便于图像处理模块进行相应处理。

（三）有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种畜禽类肉品高效精准分割机器人，具备以下有益效果：

1、该畜禽类肉品高效精准分割机器人，采用双机器人辅助夹持分割结构，能够快速实现轴向移载机构、夹紧组件及的切刀的定位驱动，执行力高，有效提高切割效率。

2、该畜禽类肉品高效精准分割机器人，通过轴向移载机构的设置，能够实现夹紧组件的横向位置调整以及轴向夹持方位调整。

3、该畜禽类肉品高效精准分割机器人，通过夹紧组件的设置，能够对畜禽类肉品臂架进行稳定夹持，同时适用不同尺寸大小的肉品夹持，适用范围广，实用性强。

4、该畜禽类肉品高效精准分割机器人，通过CDD相机和图像处理模块的配合设置，能够自动进行畜禽类肉品的图像采集以及对采集的图像进行处理并标定尺寸和肌理线条，取代传统人工分拣畜禽类肉品及切割作业，实现高效精准切割。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中夹紧组件的结构示意图；

图3为本发明的***原理图；

图4为本发明中图像处理模块的结构示意图。

图中：1、机械臂；2、连接头；3、第一活动板；4、第一伺服电机；5、连接架；6、轴向移载机构；601、横架；602、第一气缸；603、滑座；604、固定块；605、顶板；606、第二伺服电机；607、转盘；7、夹紧组件；701、第二气缸；702、活塞杆导架；703、连接板；704、固定座；705、第二活动板；706、第三伺服电机；707、气爪；8、6轴机器人；9、切刀；10、CDD相机；11、图像处理模块；1101、图像分辨率、色差调整模块；1102、图像二值化处理模块；1103、图像轮廓特征提取模块；1104、图像尺寸标定模块；1105、图像肌理线条处理模块；12、主控***。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

请参阅图1-4，本发明提供以下技术方案：一种畜禽类肉品高效精准分割机器人，包括机械臂1、连接头2、第一活动板3、第一伺服电机4、连接架5、轴向移载机构6、夹紧组件7、6轴机器人8、切刀9、CDD相机10、图像处理模块11和主控***12，其中，连接头2连接于机械臂1的端部，第一活动板3通过第一活动轴活动安装于连接头2上，第一伺服电机4固定安装于连接头2的侧壁上，第一伺服电机4的输出端通过联轴器与第一活动轴连接，第一活动板3远离连接头2的一端与连接架5的侧壁中部固定连接，轴向移载机构6设置有两个，两个轴向移载机构6左右中心对称设置于连接架5远离第一活动板3的侧壁两端，轴向移载机构6包括横架601、第一气缸602、滑座603、固定块604、顶板605、第二伺服电机606和转盘607，横架601安装于连接架5远离第一活动板3的侧壁上，第一气缸602安装于连接架5对应第一活动板3的一侧，第一气缸602的活塞杆端部贯穿连接架5并延伸至横架601内部，滑座603与横架601滑动配合，固定块604固定安装于滑座603的侧壁上，固定块604与第一气缸602的活塞杆端部固定连接，顶板605设置于滑座603的顶部，第二伺服电机606固定安装于顶板605对应连接架5的外侧壁上，转盘607设置于顶板605对应连接架5的内侧壁上，第二伺服电机606的输出端通过联轴器与转盘607的中部连接，夹紧组件7包括第二气缸701、活塞杆导架702、连接板703、固定座704、第二活动板705、第三伺服电机706和气爪707，第二气缸701通过活塞杆导架702固定安装于转盘607远离顶板605的侧壁上，第二气缸701的活塞杆端部与连接板703固定连接，固定座704安装于连接板703远离第二气缸701的侧壁上，第二活动板705通过第二活动轴活动安装于固定座704上，第三伺服电机706固定安装于固定座704的顶部，第三伺服电机706的输出端通过联轴器与第二活动轴连接，气爪707安装于第二活动板705远离固定座704的一端，6轴机器人8设置于夹紧组件7的一侧，切刀9紧固于6轴机器人8的臂端上，CDD相机10至少设置有两个，两个CDD相机10用于对由夹紧组件7构成的夹紧分割工位进行图像采集，CDD相机10通过图像处理模块11与主控***12电性连接，图像处理模块11用于对经CDD相机10采集的图像进行处理并标定尺寸和肌理线条，经图像处理模块11处理的图片信息输送给主控***12，主控***12对采集的尺寸信息和肌理线条信息作出相应的肌理标记分割指令，后通过控制6轴机器人8驱动切刀9按标记位置进行切割，所述机械臂1、第一伺服电机4、第一气缸602、第二伺服电机606、第二气缸701、第三伺服电机706、气爪707和6轴机器人8分别与主控***12电性连接。

本实施方案中，在实际应用中，根据不同种类及尺寸大小的畜禽类肉品需求，可通过在连接架5上增设夹紧机构进行辅助夹持，例如在连接架5的中部对应左右对称设置的夹紧组件7下方位置设置夹紧机构，夹紧机构可设置为对应夹紧切割工位倾斜设置，对畜禽类肉品进行夹持，为方便切割以及提高得肉率，夹紧组件7中的气爪707以及增设的夹紧机构的夹持件尺寸适当细小化设置，该夹紧机构可采用现有技术中的二指或三指气动爪。

具体的，机械臂1为6轴机械臂。

本实施例中，采用6轴机械臂能够抓取空间中任意位置和方位的物体，便于对空间内任何方位的畜禽类肉品进行夹持。

具体的，横架601水平安装于连接架5上，横架601与连接架5垂直设置。

本实施例中，上述结构设计使结构更为合理，能够实现滑座603的水平方向直线运动，达到调节夹紧组件7横向位置的目的。

具体的，横架601的顶部和底部均设有滑轨，滑座603上设有与滑轨相适配的滑条。

本实施例中，通过滑轨与滑条的滑动配合，够实现滑座603的水平方向直线运动，使滑座603运动更为稳定、可靠。

具体的，气爪707的爪部上设有用于夹持畜禽类肉品臂架的凹陷槽。

本实施例中，通过的凹陷槽的设置，能够对畜禽类肉品臂架进行有效夹紧，使夹紧更为牢固。

具体的，两个轴向移载机构6以及经相应的轴向移载机构6驱动移载的夹紧组件7均为同步驱动机构。

本实施例中，能够实现夹紧组件7的移载和对畜禽类肉品的同步夹持。

具体的，图像处理模块11是由图像分辨率、色差调整模块1101、图像二值化处理模块1102、图像轮廓特征提取模块1103、图像尺寸标定模块1104和图像肌理线条处理模块1105组成，图像分辨率、色差调整模块1101用于接收CDD相机10采集的图像信息并进行图像分辨率、色差调整处理，图像二值化处理模块1102用于接收经分辨率、色差调整处理后的图像并采用阀值法将畜禽类肉品图像与背景图像分割开，提取畜禽类肉品的图像，图像轮廓特征提取模块1103用于接收畜禽类肉品的图像信息并对该图像进行图像轮廓定位并提取处理，图像尺寸标定模块1104用于对经图像轮廓特征提取模块1103轮廓定位并提取处理后的图像进行图像尺寸标定，图像肌理线条处理模块1105用于对经图像尺寸标定模块1104尺寸标定后的图像进行肌理线条处理，处理后的图像信息传输给主控***12。

本实施例中，上述结构设计能够更为高效的对畜禽类肉品进行分割，分割效果更佳。

具体的，高效精准分割机器人还包括用于对夹紧分割工位进行补光照明的照明灯。

本实施例中，照明灯的设置能够对分隔工位进行补光，便于CDD相机10捕捉到更为清晰的图像信息，便于图像处理模块进行相应处理。

本发明的工作原理及使用流程：首先根据所需分割的畜禽类肉品种类设置相应的放置台，通过主控***12调整第一气缸602驱动滑座603运行的位移参数以及第二气缸701驱动气爪707的位移参数，将该类畜禽类肉品定位放置于指定位置，再通过第一伺服电机4驱动第一活动板3旋转一定角度，达到调整连接架5角度的目的，继而主控***12控制机械臂1驱动连接架5至第一既定区域位置，并通过通过主控***12控制第一气缸602驱动滑座603沿横架601运行至指定位置，后通过第二气缸701驱动连接板703直线运行，使气爪707到达放置台上畜禽类肉品的夹持工位并驱动气爪707进行夹持，完成夹持后通过主控***12驱动机械臂1抬起至第二既定区域，并通过驱动第二伺服电机606和第三伺服电机706调整夹持的畜禽类肉品角度，使两个CDD相机10正好对应畜禽类肉品的前后图像采集位置，CDD相机10采集到畜禽类肉品的图像信息传送给图像处理模块11，后依次由图像分辨率、色差调整模块1101进行图像分辨率、色差调整处理、图像二值化处理模块1102采用阀值法将畜禽类肉品图像与背景图像分割开，提取畜禽类肉品的图像、经图像轮廓特征提取模块1103接收畜禽类肉品的图像信息并对该图像进行图像轮廓定位并提取处理、经图像尺寸标定模块1104对经图像轮廓特征提取模块1103轮廓定位并提取处理后的图像进行图像尺寸标定以及经图像肌理线条处理模块1105对经图像尺寸标定模块1104尺寸标定后的图像进行肌理线条处理，处理后的图像信息传输给主控***12，主控***12根据对采集的尺寸信息和肌理线条信息作出相应的肌理标记分割指令，后通过控制6轴机器人8驱动切刀9按标记位置进行切割。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种畜禽类肉品高效精准分割机器人，其特征在于：包括机械臂（1）、连接头（2）、第一活动板（3）、第一伺服电机（4）、连接架（5）、轴向移载机构（6）、夹紧组件（7）、6轴机器人（8）、切刀（9）、CDD相机（10）、图像处理模块（11）和主控***（12），其中，所述连接头（2）连接于机械臂（1）的端部，所述第一活动板（3）通过第一活动轴活动安装于连接头（2）上，所述第一伺服电机（4）固定安装于连接头（2）的侧壁上，所述第一伺服电机（4）的输出端通过联轴器与第一活动轴连接，所述第一活动板（3）远离连接头（2）的一端与连接架（5）的侧壁中部固定连接，所述轴向移载机构（6）设置有两个，两个轴向移载机构（6）左右中心对称设置于连接架（5）远离第一活动板（3）的侧壁两端，所述轴向移载机构（6）包括横架（601）、第一气缸（602）、滑座（603）、固定块（604）、顶板（605）、第二伺服电机（606）和转盘（607），所述横架（601）安装于连接架（5）远离第一活动板（3）的侧壁上，所述第一气缸（602）安装于连接架（5）对应第一活动板（3）的一侧，所述第一气缸（602）的活塞杆端部贯穿连接架（5）并延伸至横架（601）内部，所述滑座（603）与横架（601）滑动配合，所述固定块（604）固定安装于滑座（603）的侧壁上，所述固定块（604）与第一气缸（602）的活塞杆端部固定连接，所述顶板（605）设置于滑座（603）的顶部，所述第二伺服电机（606）固定安装于顶板（605）对应连接架（5）的外侧壁上，所述转盘（607）设置于顶板（605）对应连接架（5）的内侧壁上，所述第二伺服电机（606）的输出端通过联轴器与转盘（607）的中部连接，所述夹紧组件（7）包括第二气缸（701）、活塞杆导架（702）、连接板（703）、固定座（704）、第二活动板（705）、第三伺服电机（706）和气爪（707），所述第二气缸（701）通过活塞杆导架（702）固定安装于转盘（607）远离顶板（605）的侧壁上，所述第二气缸（701）的活塞杆端部与连接板（703）固定连接，所述固定座（704）安装于连接板（703）远离第二气缸（701）的侧壁上，所述第二活动板（705）通过第二活动轴活动安装于固定座（704）上，所述第三伺服电机（706）固定安装于固定座（704）的顶部，所述第三伺服电机（706）的输出端通过联轴器与第二活动轴连接，所述气爪（707）安装于第二活动板（705）远离固定座（704）的一端，所述6轴机器人（8）设置于夹紧组件（7）的一侧，所述切刀（9）紧固于6轴机器人（8）的臂端上，所述CDD相机（10）至少设置有两个，两个CDD相机（10）用于对由夹紧组件（7）构成的夹紧分割工位进行图像采集，所述CDD相机（10）通过图像处理模块（11）与主控***（12）电性连接，所述图像处理模块（11）用于对经CDD相机（10）采集的图像进行处理并标定尺寸和肌理线条，经图像处理模块（11）处理的图片信息输送给主控***（12），所述主控***（12）对采集的尺寸信息和肌理线条信息作出相应的肌理标记分割指令，后通过控制6轴机器人（8）驱动切刀（9）按标记位置进行切割，所述机械臂（1）、第一伺服电机（4）、第一气缸（602）、第二伺服电机（606）、第二气缸（701）、第三伺服电机（706）、气爪（707）和6轴机器人（8）分别与主控***（12）电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种畜禽类肉品高效精准分割机器人，其特征在于：所述机械臂（1）为6轴机械臂。

3.根据权利要求1所述的一种畜禽类肉品高效精准分割机器人，其特征在于：所述横架（601）水平安装于连接架（5）上，所述横架（601）与连接架（5）垂直设置。

4.根据权利要求1所述的一种畜禽类肉品高效精准分割机器人，其特征在于：所述横架（601）的顶部和底部均设有滑轨，所述滑座（603）上设有与滑轨相适配的滑条。

5.根据权利要求1所述的一种畜禽类肉品高效精准分割机器人，其特征在于：所述气爪（707）的爪部上设有用于夹持畜禽类肉品臂架的凹陷槽。

6.根据权利要求1所述的一种畜禽类肉品高效精准分割机器人，其特征在于：两个轴向移载机构（6）以及经相应的轴向移载机构（6）驱动移载的夹紧组件（7）均为同步驱动机构。

7.根据权利要求1所述的一种畜禽类肉品高效精准分割机器人，其特征在于：所述图像处理模块（11）是由图像分辨率、色差调整模块（1101）、图像二值化处理模块（1102）、图像轮廓特征提取模块（1103）、图像尺寸标定模块（1104）和图像肌理线条处理模块（1105）组成，所述图像分辨率、色差调整模块（1101）用于接收CDD相机（10）采集的图像信息并进行图像分辨率、色差调整处理，所述图像二值化处理模块（1102）用于接收经分辨率、色差调整处理后的图像并采用阀值法将畜禽类肉品图像与背景图像分割开，提取畜禽类肉品的图像，所述图像轮廓特征提取模块（1103）用于接收畜禽类肉品的图像信息并对该图像进行图像轮廓定位并提取处理，所述图像尺寸标定模块（1104）用于对经图像轮廓特征提取模块（1103）轮廓定位并提取处理后的图像进行图像尺寸标定，所述图像肌理线条处理模块（1105）用于对经图像尺寸标定模块（1104）尺寸标定后的图像进行肌理线条处理，处理后的图像信息传输给主控***（12）。

8.根据权利要求1所述的一种畜禽类肉品高效精准分割机器人，其特征在于：所述高效精准分割机器人还包括用于对夹紧分割工位进行补光照明的照明灯。